電子機器の寸法が小さくなる昨今、設計段階での熱管理の重要性はますます高まっています。

部品温度は、電子機器の性能信頼性とデバイスの寿命の重要な要素であり、部品の動作温度をデバイス設計者が設定した範囲内に保つことで、信頼性と長寿命を実現できます。

ヒートシンクは、コンポーネントが冷却周囲に熱を伝達するのを助けるため、デバイスの温度が最大動作温度を超えないようにします。

一般的な用語:

ヒートシンクの選択について話す前に、いくつかの一般的な用語について説明しますが、ヒートシンクの設計に詳しくない人には必要です。あなたがかなりよく知っているならば、あなたはこのセクションを通過して、次の部分に進むことができます。

Q:熱放散の総電力、単位はWです

Tj:デバイスの最大ジャンクション温度、単位は°C

Tc:パッケージケース温度、単位は°C

Ts:ヒートシンク温度、単位は°C

Ta:周囲温度、単位は°C

ファンPQ曲線:単位はCFM、Pは圧力、Qは空気の流れです。

ヒートシンクの寸法:L(長さ)* W(幅)* H(高さ)

熱抵抗:

熱伝導によってデバイス内で熱が伝達されるとき、遭遇する抵抗は熱抵抗と呼ばれます。熱流路内の熱が遭遇する抵抗は、熱伝達能力を反映しており、1Wの熱によって引き起こされる温度上昇のサイズを°C/Wで示しています

3つの重要な熱抵抗:

1. Rjc:トランジスタ接合からケースまでの熱抵抗

2. Rcs:ケースからヒートシンクまでの熱抵抗

3. RSA:ヒートシンクから周囲までの熱抵抗

接合部から周囲温度までの合計熱抵抗は、Rja = Rjc + Rcs + Rsa です

ヒートシンクは必要ですか?

トランジスタの熱が周囲にうまく放散できる場合はヒートシンクは必要なく、そうでない場合はヒートシンクが確実に必要になります。

たとえば、接合部から周囲への熱抵抗が62°C/Wで、トランジスタの消費電力が2.86Wの場合、温度は177°Cであることを意味します。周囲温度が48°C、ジャンクション温度が225°Cになると仮定すると、これは最大シリコン温度150°Cを超え、トランジスタを破壊するため、熱放散を助けるためにヒートシンクが必要になります。

ヒートシンクの熱抵抗を定義する

ヒートシンクの選択を開始する前に、ヒートシンクの熱抵抗Rsa=Rja((Ts - Ta)/Q)-Rjc-Rcsを定義する必要があります。

周囲温度Taは、デバイスの動作環境、Rcsが材料メーカーまたはヒートシンクメーカーから取得できる界面抵抗に依存します。

ヒートシンクを選ぶ

ヒートシンクを選択するときは、空気の流れが自然または強制対流であることを知る必要があります。

自然対流とは、ポンプやファンなどの外力に頼らずに、流体自体の温度場の不均一なことによって引き起こされる流れです。

強制対流とは、ファン、ポンプ、吸引などの外力によって駆動される流体の動きを指します。

スペースが限られている場合は、小型のヒートシンクとファンアセンブリを選択できます。あなたのスペースが十分に大きいならば、あなたは対流ヒートシンクを選ぶことができます、それはヒートシンク+ファンアセンブリよりも安くなります。

ヒートシンクの種類

最も一般的なヒートシンクのタイプは次のとおりです。

要約すると、ヒートシンクを選択するとき:
1.ヒートシンクが必要かどうかを判断する必要があります。
2. 熱抵抗を定義する
3.ヒートシンクを選択します